Cuando sobre un conductor fluye una corriente eléctrica a causa de una diferencia de potencial, la energía eléctrica se convierte en energía cinética de las moléculas, también conocido como calor. A nivel molecular, tal fenómeno se explica por el choque que tienen los electrones con las moléculas del conductor, convirtiendo parte de la energía cinética de los electrones en energía cinetica de las moleculas, lo cual se expresa en calor. Este fenómeno se le conoce por el nombre de Efecto Joule.
La energía dissipada por segundo en un circuito eléctrico viene dada por la ecuación P = VI donde P significa potencia en vatios, V es diferencia de potencial en voltios e I es corriente eléctrica en amperios. En un conductor o una resistencia, toda esta energía o la gran mayoría se va en calor.
Otras formas alternativas de escribir esta ecuación salen de estas dos ecuaciones
Estas ecuaciones solo nos dicen el calor en julios que un conductor libera por segundo. Entonces para calcular el calor en julios que se libera tras determinada cantidad de tiempo t, obtenemos:
dónde VI se puede reemplazar por cualquier ecuación previamente indicada.
La potencia en un conductor o resistencia depende del circuito en que se encuentre, por lo que la energia en forma de calor depende de como se sitúe el conductor en el circuito.
Resistencias en Paralelo:
Podemos observar que en paralelo la resistencia con menor valor dissipa mayor calor debido a que cuenta con la misma diferencia de potencial pero con menor valor de resistencia que permite que una mayor corriente fluya.
Resistencias en Serie:
Aqui sucede lo contrario, la resistencia de mayor valor libera mas calor. Se debe a que en ambas fluye la misma corriente pero la resistencia de mayor valor tiene mayor diferencia de potencial a través de ella.
Pero que determina la resistencia? En el siguiente video veremos que distintos materiales oponen menos o mas resistencia al flujo de corriente. Al estar situados en serie, aquellos con mayor resistencia liberarán una mayor cantidad de calor y por lo tanto brillarán al rojo vivo.
La resistencia esta dada por la siguiente fórmula:
Dónde R es resitencia, p(rho) es resitividad, A es el area transversal del conductor y l es la longitud del conductor. Entre mayor sea el área transversal, la resistencia es menor y entre mayor sea la longitud del conductor, la resistencia es mayor. La resistividad es un valor independiente del tamaño del conductor, se relaciona más bien con sus propiedades quimicas como conductor y sus unidades son el ohm-metro. En el video, A e l eran iguales para ambos tipos de conductor, lo que variaba su resistencia era la resisitividad de cada metal.
Analicemos un problema relacionado con resistividad y calor dissipado por un conductor:
Un conductor X de 2m de largo y de área transversal de 0.1m2, disipa 20J de calor después de conectarse por 30 segundos. Si la diferencia de potencial es 20V, cual es la corriente que fluye por el conductor, la resistividad y el radio del mismo.
Para finalizar, veamos un problema algo mas interesante que implica un poco de ecuaciones 2x2
Bibliografía:
David Homer, M. B.-J. (2014). Physics. Oxford: Oxford University Press.
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSIu69MvUvVS0dPBL33tsoW9HzKMnelpAy2lrxdLa9Nu31kJiqB
La energía dissipada por segundo en un circuito eléctrico viene dada por la ecuación P = VI donde P significa potencia en vatios, V es diferencia de potencial en voltios e I es corriente eléctrica en amperios. En un conductor o una resistencia, toda esta energía o la gran mayoría se va en calor.
Otras formas alternativas de escribir esta ecuación salen de estas dos ecuaciones
Estas ecuaciones solo nos dicen el calor en julios que un conductor libera por segundo. Entonces para calcular el calor en julios que se libera tras determinada cantidad de tiempo t, obtenemos:
dónde VI se puede reemplazar por cualquier ecuación previamente indicada.
La potencia en un conductor o resistencia depende del circuito en que se encuentre, por lo que la energia en forma de calor depende de como se sitúe el conductor en el circuito.
Resistencias en Paralelo:
Podemos observar que en paralelo la resistencia con menor valor dissipa mayor calor debido a que cuenta con la misma diferencia de potencial pero con menor valor de resistencia que permite que una mayor corriente fluya.
Resistencias en Serie:
Aqui sucede lo contrario, la resistencia de mayor valor libera mas calor. Se debe a que en ambas fluye la misma corriente pero la resistencia de mayor valor tiene mayor diferencia de potencial a través de ella.
Pero que determina la resistencia? En el siguiente video veremos que distintos materiales oponen menos o mas resistencia al flujo de corriente. Al estar situados en serie, aquellos con mayor resistencia liberarán una mayor cantidad de calor y por lo tanto brillarán al rojo vivo.
florencefst. (2013, Octubre 22). Joule effect. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=tVeDUvAB0NM
La resistencia esta dada por la siguiente fórmula:
Dónde R es resitencia, p(rho) es resitividad, A es el area transversal del conductor y l es la longitud del conductor. Entre mayor sea el área transversal, la resistencia es menor y entre mayor sea la longitud del conductor, la resistencia es mayor. La resistividad es un valor independiente del tamaño del conductor, se relaciona más bien con sus propiedades quimicas como conductor y sus unidades son el ohm-metro. En el video, A e l eran iguales para ambos tipos de conductor, lo que variaba su resistencia era la resisitividad de cada metal.
Analicemos un problema relacionado con resistividad y calor dissipado por un conductor:
Un conductor X de 2m de largo y de área transversal de 0.1m2, disipa 20J de calor después de conectarse por 30 segundos. Si la diferencia de potencial es 20V, cual es la corriente que fluye por el conductor, la resistividad y el radio del mismo.
Para finalizar, veamos un problema algo mas interesante que implica un poco de ecuaciones 2x2
Bibliografía:
David Homer, M. B.-J. (2014). Physics. Oxford: Oxford University Press.